Системное мышление и формализация

Некоторым людям бывает очень трудно подступиться к какой-то проблеме из-за того, что они не видят, что в ней главное. Они пробуют одно, другое, но понимание сути проблемы ускользает. У таких людей не наработан навык выделения главной сути явлений - ее системы.

Понятие системы сегодня вполне корректно определено и, несмотря на десятки вариантов определений, вполне однозначно:

Система (от др.-греч. σύστημα - целое, составленное из частей; соединение) - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство.

... Основной фактор, влияющий на различие в определениях, состоит в том, что в понятии «система» есть двойственность: с одной стороны, оно используется для обозначения объективно существующих феноменов, а с другой стороны - как метод изучения и представления феноменов, то есть как субъективная модель реальности.

Вот эта двойственность приводит к тому, что субъективное отражение явления бывает трудно привести к его соответствию объективной системе взаимодействий в явлении, и даже практически всегда поначалу субъективное представление оказывается неадекватным действительности и требует тщательной коррекции с каждой новой верификацией предположения и объективной реальности.

До сих пор большинство исследователей недостаточно хорошо представляет себе критерии выделения системы взаимодействий явления из множества фоновых и не относящихся к данному явлению других взаимодействий. И недостаточно представляют себе вообще необходимость такого выделения. На стадии формализации субъективных представлений это приводит ко множеству авторских теорий, подменяющих действительность субъективными представлениями, к ней не относящимися.

Например, математическое описание непосредственно порхания какой-то отдельной снежинки не дает адекватное действительности описания ни сущности самих снежинок, ни процесса порхания как такого, вне зависимости от того, что порхает. В результате стоит несколько измениться условиям, и математическая модель будет неверно описывать происходящее. Такое описание оказывается практически бесполезным (потому, что на каждые условия очень сложно запастись своей специфической моделью и правильно подключать нужную), несмотря на то, что сама по себе такая модель оказывается логически выверенной и способна натолкнуть на какие-то, опять же, субъективные идеи.

Можно построить математическое описание чего угодно, хоть пламени фантастического, несуществующего в природе дракона, хоть явления жалобного плача актрисы. Но это будет всего лишь формализация субъективного представления, а вовсе не всегда - формализация системы взаимодействий в реальности. Чтобы формализовать объективно реальную систему, необходимо точно исследовать свойства (сущность) всех ее компонентов так, чтобы стало возможным моделировать их взаимодействия между собой по законам причин и следствий. И тогда, вне зависимости от условий, в которых такая система окажется, верность взаимодействий окажется ненарушенной, а система в модели будет соответствовать взаимодействия в объективной действительности.

Давно уже, когда я общался с А.Брудным, мы обсуждали функциональность эмоций и их патологии. Мне казалось, что я вполне убедительно понимаю, как различные эмоции помогают оптимально воспринимать и реагировать, и то, что получается при недостаточности или избыточности эмоционального контекста. Речь пошла о том, как можно ярко это описать и продемонстрировать. В то время моей основной профессией была электронная схемотехника, и я легко вообразил устройство для демонстрации, ну и предложил это сделать Брудному: "Я могу сделать устройство, имитирующее все эти эмоциональные реакции с регуляторами силы эмоции. И при определенных положениях движков регуляторов будут возникать шизофренические реакции и другие патологии". Арон Абрамович даже как-то испугался: "Нет, Коля, ни в коем случае не нужно такое делать! Это будет непростительная профанация". Я сразу ощутил то, что и сам понимал, что такое устройство на самом деле никак не будет отражать реальные процессы в мозге, зато будет вводить заблуждение тех, кто недостаточно понимает, но окажется доверчивым. Фактически - мошенничество с целью пропагандировать какую-то идею. Это врезалось мне в память на всю жизнь.

Неважно, каким образом формализована субъективная идея, хоть словами, хоть электрической моделью, хоть в компьютерной симуляции, хоть математически, это так и останется субъективным продуктом. Но сегодня математической формализации придают слишком большое значение, вплоть до того, что ставят ее впереди вообще понимания явления: типа нужно создать математическую модель и тогда станет понятна суть явления. Математику обожествляют, она как никогда модна и убедительна, но это - большое преувеличение: 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Хорошо изученное явление не вызывает затруднений в выделении его определяющей, системной части потому, что уже известны те процессы, которые участвуют в системе его причинно-следственных взаимодействий: они уже все выделены, установлены взаимосвязи, обеспечивающие целостность взаимодействия всех компонентов. Так, порхание снежинок включает в себя общие представления об аэродинамике, о возможных формах снежинок, на которые влияет аэродинамика, включает законы притяжения, законы слипания и отталкивания не слипшихся снежинок с учетом их упругости, а для самых мельчайших снежинок вступают в силу броуновские столкновения с учетом термодинамики. Поэтому если возникнет задача формализовать порхание снежинок в виде анимации для сюжета какого-то фильма, то все эти взаимодействия учитываются при симуляции движения снежинок и теплового эффекта от их таяния или роста. И тогда, после обсчета каждого кадра фильма получается очень правдоподобное поведение, соответствующее объективной сущности явления порхания снежинок.

Другое дело, когда явление еще неизвестно по сути, а есть только его отдельные проявления. Один из самых актуальных случаев - исследование сознания. Существует огромное множество самых различных до противоположности субъективных моделей, пытающихся описать проявления сознания, но нет ни одной общепризнанной, в которых бы кроме той или иной формализации отдельных выделенных проявлений, была бы системная модель сути сознания на основе объективного уровня соответствия его функциональным механизмам.

Это множество теорий, как правило, строится вообще без понимания того, какие именно функции выполняет сознания, и какие механизмы обеспечивают эти функции. Возникает парадоксальная картина: попытка формализации без предварительного выяснения свойств участников явления. Пример такого описания - модная сегодня Теория интегральной информации Джулио Тонони. В ней достаточно произвольно выделены некоторые проявления сознания (в виде списка "аксиом и постулатов") и, кроме просто словесного их описания, приведены еще и математические модели этих отдельных проявлений, названных как: "Внутреннее существование, Состав, Информация, Интеграция, Исключение". Точно так же можно было бы в явлении порхания снежинок выделить: Внутренне существование (блеск снежинок зависит от их формы, крупа почти не блестит), Гармония совместного порхания (снежинки могут порхать раздельно или слипаясь вместе), Неповторимость формы снежинок (нет двух одинаковых снежинок), Информационное отражение внешней среды (формы снежинок при их росте зависят от текущей температуры) и т.п. И если все эти выделенные проявления математизировать (что проделал Дж. Тонони со своими "аксиомами и постулатами"), то получится самая настоящая профанация, способная запутать понимание даже специалисту снегологу. Вот и теория Джулио Тонони сегодня многим морочит головы в надежде на то, что она - прорыв в понимании сознания, а на само деле она - все то же начальный эмпирико-философский уровень осмысления непознанного или для этого есть название: "метод научного тыка", или попросту - алхимия.

Что можно было бы проделать для выделения общей системы всех проявлений сознания? Попробуем привести попытку рассуждений для выделения системной части психических явлений.

Огромное количество разрозненно собранно фактического материала (а не только несколько жалких аксиом Тонони) позволяют делать довольно продуктивные сопоставления и обобщения результатов таких сопоставлений.

Перво-наперво, в попытках выделить самое главное в сути сознания, в попытках  выявить какой-то его центр сознания в мозге, можно задаться живописательной картиной: известно, что с проявлениями сознания связаны лобные доли мозга, а что будет, если палач очень острым и быстрым клинком отсечет эти доли, не повреждая ничего вокруг, что в таком случае может воспринимать сознание, если оно сосредоточено в этих долях?

Ясно, что будут отсечены все каналы любого вида восприятия, т.е. все внешнее моментально исчезнет из осознания, включая и боль. На время остаточного метаболизма не останется ничего, включая эмоциональные переживания потому, что зоны мозга с распознавателями как первичных, так и третичных эмоциональных переживаний окажутся отсеченными.

Не будет и эпизодических воспоминаний потому, как зоны, где они локализованы так же окажутся отсеченными, в том числе и удерживающие их в активном состоянии структуры гиппокампа. Модели текущего контекста сознания в лобных долях так же окажутся без поддержки и тут же угаснут. Т.е. сразу же наступит бесчувственное вневременье, фактически смерть, хотя зоны мозга еще некоторое время способны функционировать пока не истощится запас глюкозы и кислорода в тканях.

Так, удаляя место отсечения от лобных долей, мы придем к выводу, что только отсечение первичных сенсорных и эффекторных зон мозга хоть и ослепит сознание, но оставит его активным на время угасания вследствие полной депривации. А чтобы сознание функционировало долговременно нужно оставить не только весь мозг, не только большую часть тела, но большую часть внешней среды так, чтобы оставался приток важных и новых впечатлений (иначе сознание окажется неактивным и все реагирование ограничиться привычными автоматизмами).

Это - результат использования чисто эмпирического материала исследований. Далее нужно начинать сопоставления примерно так.

Если внешняя среда при рождении будет совершенно иная, то сознание все равно возникнет на определенном этапе развития систем адаптивности. У разных организмов так и происходит: условия могут быть очень разными, но сознание и его функции остаются, по сути, одними и теми же. Можно экстраполировать это даже на различные виды животных, у которых эволюция достигла появления всех структур, необходимых для функции сознания как системы произвольной адаптивности. У всех таких животных будет сознание, но оно будет очень разным по сформированным моделям понимания: воспринимаемого и смысла своих действий.

Итак, модальности сенсорных систем не входят в систему организации сознания. Органы чувств могут быть какими угодно, они просто должны быть какими-нибудь. Точно такой же вывод возникает в отношении специфики органов действия. Пусть это будет хоть какой-то телекинетический движок, лишь бы он был, и тогда система произвольной адаптивности разовьется. То же рассуждение приводит к выводу в отношении сенсорики отклонений параметров организма от нормы, что используется для определения жизненной потребности. Если у искусственного железного человека не нужно будет определять аварийное состояние желудка, легких и т.п. ввиду отсутствия оных, а будет датчик заряда батарей и термометр перегрева, то система произвольной адаптивности разовьется и будет функционировать.

Так можно вычленить еще немало несущественного, несистемного в организации сознания. Со все большим пониманием его функциональности в значимости причин-следствий участвующих в его системе процессов, можно очень точно приблизиться к модели организации сознания так, что станет возможным ее практическая реализация самыми разными техническими средствами, на основе самых разных технологий. Вот это уже не будет профанацией.

Хотя пример вычленения системы сознания был довольно вульгарный и скоропалительный, но суть мышления, приводящего к формированию такой модели показана достаточно очевидно.

Критерии необходимой достаточности учитываемых взаимодействующих процессов для обеспечения сути явления должны стать одной из важнейших основ научно методологии, без чего возникающие субъективно теории оказываются не только бесполезными и бессмысленными, но и способными надолго затормозить, а то и отбросить вспять общее понимание сути явления.

Эти критерии сводятся к тому, что нужно выделить сначала самый основной процесс причинно-следственных последовательностей в явлении, а затем дополнить этот процесс всеми другими, от которых он зависит. Для этого необходимо ограничить условия, которые не являются специфичными в сути данного явления (граничные условия определения системы). Так, если мы говорим про полярное сияние, то совершенно не важно где и как оно проявляется, а важно то, какие именно процессы и почему приводят к этому характерному свечению в стратосфере. И тогда полярное сияние можно будет смоделировать хоть на глобусе, хоть в компьютере или в виде математической модели.

Системный стиль мышления нужен не только ученым, но и любым людям, которым приходится решать жизненные проблемы. И можно наработать навык мыслить в контексте выделения главной сути в явлениях. В народе говорят про таких людей: "он умеет видеть главное".

Как именно происходит выделение главного?

К примеру, если человек видит летящий не просто под действием силы тяжести вниз, а прерывисто и не просто от ветра, то он отнесет это явление к классу порхания.

Таким образом, распознав признаки класса явления, активируется соответствующая субъективная модель его отражения, модель понимания его свойств и возможного с ним взаимодействия.

Чем более верно распознавание, начиная с доосознаваемого уровня зон мозга (иерархия контекстов восприятия-действия, включая контексты системы значимости), чем точнее и адекватнее сформированы модели, исключая несущественное для данного явления, тем эффективнее возможности оценки ситуации и возможности ее осмысления.

Это то, что говорилось в статье про интеллект:
"Интеллект можно характеризовать количественно для сопоставлений (во всяком случае есть критерий сопоставления): интеллект тем выше, чем меньшее число признаков восприятия (действия) достаточно для уверенного распознавания (действия)". Развить способность видеть главное - означает развитие интеллекта восприятия в данной области явлений (классов явлений). В другой области такой навык может оказаться совершенно иным.

Системное мышление предполагает умение так классифицировать явление, чтобы выделить из него основу системы взаимодействий тех процессов, которые определяют свойства и функции, не зависимо от второстепенного и различных условий, в которых это явление наблюдается. Это образует каркас уже выверенных элементов системы, определяющий ее целостность, без каких-то "белых пятен" пропущенных свойств и функций. Такой каркас позволяет отсеивать все, что не относится к системе при уточнении деталей ее составляющих (более детальном изучении структуры отдельных элементов системы). Он играет роль контекста для всего более частного так же как собранный пазл составляющих элементов картинок образует более общую, гармоничную картину, по которой мы можем судить о том, что пазл собран верно. Этот эстетический критерий верности - один из самых сильных признаков верности теоретической модели системы.

Системное мышление, учитывающее критерии полноты и верности теоретических предположений, позволяет не тратить лишние усилия на второстепенное и быть уверенным в верности строящейся конструкции теории, если она гармонично дополняет основу.

Об этом писал А. Пуанкаре: "Из различных элементов, которыми мы располагаем, мы можем создать миллионы разнообразных комбинаций; но какая-нибудь одна такая комбинация, сама по себе, абсолютно лишена значения; нам могло стоить большого труда создать ее, но это ничему не служит, разве что может быть предложено в качестве школьного упражнения. Другое будет дело, когда эта комбинация займет место в ряду аналогичных ей комбинаций, и когда мы подметим эту аналогию, перед нами будет уже не факт, а закон. И в этот день истинным творцом-изобретателем окажется не тот рядовой работник, который старательно построил некоторые из этих комбинаций, а тот, кто обнаружил между ними родственную связь. Первый видел один лишь голый факт, и только второй познал душу факта. ...Новый результат мы ценим в том случае, если, связывая воедино элементы давно известные, но до тех пор рассеянные и казавшиеся чуждыми друг другу, он внезапно вводит порядок там, где до тех пор царил, по-видимому, хаос. Такой результат позволяет нам видеть одновременно каждый из этих элементов и место, занимаемое им в общем комплексе. ...Что, в самом деле, вызывает в нас чувство изящного в каком-нибудь решении или доказательстве? Гармония отдельных частей, их симметрия, их счастливое равновесие, - одним словом, все то, что вносит туда порядок, все то, что сообщает этим частям единство, то, что позволяет нам ясно их различать и понимать целое в одно время с деталями. Но ведь именно эти же свойства сообщают решению большую продуктивность; действительно, чем яснее мы будем видеть этот комплекс в его целом, чем лучше будем уметь обозревать его одним взглядом, тем лучше мы будем различать его аналогии с другими, смежными объектами, тем скорее мы сможем рассчитывать на открытие возможных обобщений".

Подробнее: Критерии полноты и верности теории.